Утепление пенополиуретаном

Утепление пенополиуретаном отличается от других утеплителей тем, что пенополиуретановый утеплитель обладает высокой газонаполнененностью, не менее 9/10 массы после застывания. Химический состав пенополиуретана для утепления такой же, как у давно знакомой его разновидности поролона, применяемого для бытовых целей, для изготовления набивки мягкой мебели, в том числе и детской, а также для игрушек.

Виды пенополиуретана

Пористый газонаполненный полимер на полиуретановой основе, структура которого зависит от конкретных составляющих- пенополиуретан (ППУ) - может быть упругим и эластичным, как поролоновые маты, или жестким, для применения в качестве теплоизоляции. Формы, изготавливаемые из ППУ, возможны любые: блок, цилиндр или полуцилиндр, так называемая скорлупа, панель, плита и др. Особо востребованы виды ППУ, которые возможно применять по месту строительных работ, заливая их в полость или зазоры строительных конструкций или напыляя на поверхность, которую нужно изолировать. Напыляемый ППУ наносится с помощью специального оборудования и застывает на поверхности, заполняя все трещины, швы и пустоты. Состав, который в виде жидкости заливают в конструкции, вспенивается на месте, в короткие сроки полимеризуется и застывает в нужной «форме».

Один из видов ППУ – знакомый всем под названием монтажной пены. В баллонах находится однокомпонентный пенополиуретановый состав, находящийся под давлением. При контакте с кислородом и водяным паром воздуха происходит быстрая реакция, состав вспенивается и твердеет по месту напыления с образованием пористой структуры с открытыми ячейками. Область применения монтажных пен огромна, они занимают свою ячейку строительного рынка и пользуются огромным спросом. Но для утепления конструкций их применение не обосновано ни технически, ни экономически. Единственный плюс ППУ, имеющих открыто-ячеистую структуру перед закрыто-ячеистыми – это лучшая шумозащита и звукоизоляция. Практично применение монтажных пен для работ небольших объемов – изоляции трещин, щелей, различных операций, возникающих при ремонтных и отделочных работах.

Для работ с масштабом применяют принципиально другой вид ППУ – с закрыто-ячеистой структурой. Это двухкомпонентные составы, или реагенты, содержащиеся изолированно: А-компонент (полиол) и Б-компонент (полиизоционат). При смешивании компонентов в присутствии воды, содержащейся в виде паров в воздухе, проходит бурная реакция соединения, сопровождающаяся большим образованием углекислого газа, в результате синтезированный полимер приобретает структурную форму пористой жесткой пены, ячейки которой на 90% закрыты, то есть пузырьки воздуха абсолютно изолированы друг от друга.

Еще некоторые технические характеристики закрыто-ячеистого ППУ:

• Прочность на сжатие - 0,18 Н/мм2
• Прочность на изгиб - 0,59 Н/мм2
• Классификация по пожарной безопасности – огнестойкость группа Г2 (умеренно горючие), воспламеняемость В2 (обычная, как у древесины)
• Температурный диапазон применения от -120⁰С до +200⁰С
• Устойчивость к агрессивным средам и воде – значительная
• Время схватывания от 30 до 80 сек
• Экологические характеристики – компоненты опасны для здоровья. При условии полной полимеризации конечный продукт полностью безопасен.
• Долговечность – от 20 до 50 лет по гарантиям производителей
• Минимальная рабочая температура по технологии нанесения +10⁰С

Плюсы и минусы двухкомпонентного ППУ с закрыто-ячеистой структурой

Теплопроводность реальная на практике, как правило, оказывается несколько выше, чем заявленная по технической характеристике производителями ППУ. Технология нанесения имеет немало нюансов и оборудование не всегда совершенно, так же, как и профессионализм работников. Все это приводит к тому, что полимеризация не всегда стопроцентна. В результате коэффициент теплопроводности реальный несколько выше – до 0,035 Вт/м*град К. Возможно в реале и еще одно обстоятельство, снижающее теплозащиту покрытия из ППУ, это замещение в закрытых ячейках структуры СО2 (углекислого газа) на воздух в результате диффузии сквозь стенки полимерных ячеек. Но конечные замеры и расчет, показывающий коэффициент теплопроводности 0,035 Вт/м*град К, все же очень хорошие теплоизоляционные качества, лидирующие по степени теплозащиты.

Не ко всем материалам ППУ имеет превосходную адгезию, как это часто заявляют в презентациях. Адгезия хорошая, но идеальной ее называть не стоит. Полиэтиленовые детали не обеспечивают сцепления с большинством материалов без особой подготовки, и точно так же с ППУ – нормальной адгезии нет.

Неподготовленные поверхности, то есть грязные, не обеспыленные, не обезжиренные и имеющие слабые отслаивающиеся слои старой отделки после нанесения ППУ могут преподнести очень неприятный сюрприз в виде цельной отставшей теплоизоляционной формы. Сравнивать адгезию ППУ с адгезией, например, лакокрасочных материалов, вообще некорректно и необоснованно. Разные сферы применения и разные цели – оцинковка прекрасно окрашивается многими видами лаков и красок, но напыление на оцинкованные металлы ППУ может неприятно удивить результатом. особенно это касается видов пенополиуретанов, для которых пенообразователем является вода. Все это относится, конечно, только к ППУ с закрыто-ячеистой структурой. Пены, имеющие открытые ячейки и значительно большее водопоглощение, имеют так же и намного меньшую адгезию. Всем знакомы случаи, когда напыленная пена облетала с неподготовленной поверхности даже от собственного веса.

Главное преимущество ППУ, и бесспорное, это его способность в результате адгезионных свойств держаться на поверхностях при монтаже без дополнительного крепления, на что не способен ни один современный утеплитель. А по степени адгезии и ее изменениях в процессе эксплуатации вопрос больше к технологам, и конечно, предстоит проверка временем.

Закрыто-ячеистые ППУ, относящиеся к профессиональным, требуют сухих поверхностей для нанесения. Контакты с влажными или сырыми средами им противопоказаны и могут привести к браку (многие открыто-ячеистые монтажные пены напротив, рекомендуют наносить на предварительно увлажненную поверхность – совсем другая технология).

Скорость нанесения напыляемого ППУ действительно внеконкурентная, невозможно сравнить ни с одной технологией и материалом. Для ППУ не нужны крепления, не важна ни конфигурация утепляемых конструкций, ни их поверхность. Чем больше мелких трещин и неровностей, тем лучше сцепление, главное, чтобы поверхность была очищенной и не имела отстающих слоев. ППУ отлично заполняет и изолирует все полости, зазоры, впадины и трещины, даже микротрещины. Ни один теплоизолятор на такое не способен. Скорость нанесения ППУ зависит от высотности, формы и всех особенностей конструкций, но в любых условиях эта скорость очень высока.

Отличие технологии нанесения ППУ обуславливает дополнительные плюсы – возможность легко и быстро изолировать форму любой сложности в самом труднодоступном месте, практически без отходов материала (если оператор квалифицированный и опытный). Покрытие равномерно, не имеет швов и, следовательно, холодных мостов, что делает термоизоляцию очень эффективной.

Но выполнение работ своими руками и без опыта – по мнению многих специалистов, бесперспективно, и является не самой лучшей идеей сэкономить. Результаты нередко плачевны. Квалификация мастеров и современное качественное оборудование – обязательные условия хорошего результата. Данный недостаток технологии ППУ – сложность и зачастую невозможность работы своими руками – в настоящее время признан, и маркетинговые заверения некоторых производителей в простоте и общедоступности технологии явно преувеличены.

Срок службы закрыто-ячеистого ППУ меньше заявленного в технической характеристике, этот факт так же признан. Полвека – возможно лишь в изолированной среде, без УФ-лучей и только при наличии стопроцентного соблюдения технологии нанесения. Ультрафиолетовая часть спектра солнечного излучения – для ППУ носит фатальный характер. Деструктуризация материала приводит к потере толщины изоляции до миллиметра в год только от лучей солнца. Последствия облучения – хрупкость, ломкое и абразивное разрушение, истирание и выветривание. Данный негатив присущ всем пенополиуретанам и учитывается при проектировании. ППУ нуждается в защите от прямого солнца.

Любое нарушение технологии – неправильное процентное соотношение компонентов, недостаток давления при нанесении слоев, некачественное или устаревшее оборудование – приводит к резкому снижению срока эксплуатации изоляции. При соблюдении всех требований можно рассчитывать на отличную долговечность, и практика это подтверждает, при демонтаже старых домов эксперты оценивают сохранившиеся формы и слои из ППУ как цельные и сохранившие основные показатели.

О биостойкости ППУ следует говорить в контексте условий, в которых он работает. Плесень и грибок заводятся на чем угодно, если им хватает влаги и тепла. Говорить, что на ППУ не может быть плесени, неверно. Если поры ППУ открыты, то есть структура открыто-ячеистая, то плесень будет при плохой вентиляции и во всей толще утеплителя. В закрыто-ячеистой структуре плесень и грибок могут образоваться только на поверхности. Другое дело, что ППУ – однозначно не питательная среда для микрофлоры и не рассадник спор. Ячейки закрыты и в них нет доступа ни воздуху, ни влаге. Даже при неудачной теплотехнике и частом появлении точки росы на поверхности закрыто-ячеистый ППУ своих теплозащитных качеств не теряет, этот факт доказан. Но биостойкость как невозможность появления на ППУ плесени и колоний грибка – некорректное определение. Плесень будет, если будут для нее условия, и вредить она будет микроклимату и здоровью среды обитания людей, но никак не ППУ и его свойствам.

Грызуны как общая проблема утеплителей для ППУ не менее проблематичны. Они не переваривают ППУ, и в закрыто-ячеистом пенополиуретане гнезда вить не будут, так как не смогут там жить и дышать, такая нора для них – камера. Но прогрызть ходы сквозь безопасный для них экологичный ППУ им ничего не стоит. Если нужно пробраться к кладовой или в тепло жилья, то легкий и приятный ППУ мышам не преграда. Есть они его не будут, так как пищей он не является, но грызут мгновенно. Для сравнения: в пенопласте мыши и живут, и размножаются, там они могут дышать и довольны теплообменом, так же, как и в минеральных ватах. В ЭППС (пенополистирол экструдированный) и в ППУ жить грызуны не будут, просто пройдут насквозь, при необходимости.

Все это касается только закрыто-ячеистых двухкомпонентных ППУ. Открыто-ячеистые структуры лишены оговоренных преимуществ и вполне могут служить домом для мышей и крыс.

О полной экологической чистоте ППУ говорится много, и считается непреложным фактом. Применение ППУ для холодильников с продуктами, для детских комнат, кухонь, в прямом контакте с человеком, продуктами, лекарствами и т. п. привычно и обоснованно. Но с условием – напыление качественное, строго по технологии и выполнено квалифицированно посредством профессионального оборудования.

Токсичность исходных компонентов до смешивания и полимеризации оценена как вторая группа опасности – токсичные. Безопасный инертный ППУ получается только после завершения реакции. Полимеризация должна быть стопроцентной, а непрореагировавшие компоненты становятся фактором риска. Негативные факторы – это исходный состав недостаточно высокого качества, нарушения баланса смеси, неправильное смешивание компонентов и подача в сопло распылителя и любые другие нарушения технологии. Данные негативные факторы неминуемо приводят к наличию токсичности утепления. Признаки некачественного напыления – резкие запахи, приводящие к дискомфорту людей и даже к болезням.

Серьезные профессиональные организации выполняют работы по напылению в полной спецодежде с применением защитных средств. Требуется снаряжение, способное защитить кожу, слизистые и органы дыхания. Маска и принудительная подача воздуха из баллона – признак квалификации работников. Марлевая повязка в контексте напыления ППУ – явный признак шабашников в самом плохом смысле. О результатах их работы говорить не стоит. Только качественный состав и квалифицированное нанесение современным оборудованием даст действительно чистый с точки зрения экологии пенополиуретан.

Химическая стойкость ППУ не вызывает сомнений, кислоты и щелочи ему не вредят (это не относится к щелочам высокой концентрации). ППУ является отличной основой для любых штукатурок и окрашивания.

Составы ППУ, имеющие классификацию по пожарной опасности Г- 2, или умеренно-горючие, на данное время потолок по данному показателю. Но они имеют недостатки – худшую теплозащиту по сравнению с отнесенными к популярной и востребованной по критерию цена/качество видами ППУ группы Г-3. Негорючих пенополиуретанов пока технологам создать не удалось. По сравнению с пенополистиролами ППУ имеют значительные преимущества – они не плавятся, не растекаются и не разносят огонь по конструкциям. Некоторые смеси, имеющие в составах антипиреновые присадки, могут проявить при возгорании коксующий эффект – образовать плотный негорючий слой-корку, который прекратит доступ воздуха к нижележащим слоям утеплителя и конструкциям. Это наилучший вариант поведения ППУ при пожаре. Но смеси, имеющие группу Г-4 (горючие), для утепления стен и кровли применять неразумно, независимо от степени экономии на материале.

Конструкции стеновых и кровельных пирогов должны учитывать огнестойкость материалов, и ППУ находится обычно под защитой негорючих материалов.

Несомненное преимущество закрыто-ячеистого ППУ – это упрощение конструкционного пирога, и для кровли, и для стен. Гидроизоляция, пароизоляция и ветроизоляция при использовании ППУ упразднена, поскольку необходимость в ней отсутствует. Экономия очевидна – и ресурсы, и трудозатраты.

Но данное упрощение не отменяет законов теплотехники. Правило паропроницаемости стен должно выполняться в любом случае – изнутри наружу паропроницаемость слоев должна расти, чтобы исключить фактор риска – возможность образования точки росы на длительное время в наружной стене. Конденсат в стенах не нужен, а ППУ может создать условия для его появления, если не учесть в пироге стены его практически полную паронепроницаемость. Как вариант – возможна внутренняя отделка, исключающая проникновение пара из помещений. И конечно, для дома, утепляемого снаружи слоем закрыто-ячеистого пенополиуретана, необходима организованная вентиляция.